ASTM F3161-16 Standardowa metoda testowa do analizy elementów skończonych (FEA) metalowych elementów ortopedycznych całkowitego stawu kolanowego w warunkach wyłączenia

W normie „ASTM F3161-16 Standardowa metoda testowa analizy elementów skończonych (FEA) metalowych ortopedycznych komponentów całkowitego stawu kolanowego w warunkach zamykania” opracowanej przez Amerykańskie Towarzystwo Testowania i Materiałów (ASTM) techniki analizy elementów skończonych (FEA) są stosowane do oceny naprężeń i odkształceń. Wymagania i rozważania dotyczące numerycznej symulacji metalowych, cementowanych i bezcementowych elementów kości udowej stawu kolanowego Niniejsza norma ma zastosowanie wyłącznie do naprężeń poniżej granicy plastyczności określonej w certyfikacie materiałowym.

Niniejsza metoda testowania zawiera wymagania dotyczące opracowywania modeli elementów skończonych stosowanych do oceny projektów metalowych ortopedycznych komponentów całkowitej kości udowej w celu przewidywania statycznych naprężeń i odkształceń implantu. Procedurę tę stosuje się do oceny najgorszego przypadku w obrębie rodziny rozmiarów implantów, aby zapewnić skuteczność w zakresie przeprowadzanych testów fizycznych. Podano zalecane procedury wykonywania kontroli i walidacji modeli, które pomagają określić, czy analiza jest zgodna z zalecanymi wytycznymi. Na koniec przedstawiono sugerowaną treść raportu inżynierskiego obejmującego symulację mechaniczną.

Jeśli chodzi o ograniczenia, niniejsza norma ogranicza się do statycznej analizy strukturalnej metalowych elementów ortopedycznych całkowitego stawu kolanowego (z wyłączeniem szacowania wytrzymałości zmęczeniowej).

Analiza elementów skończonych (MES) to proces przewidywania zachowania obiektu na podstawie obliczeń wykonanych metodą elementów skończonych (MES). Metoda elementów skończonych to technika matematyczna, natomiast analiza elementów skończonych to interpretacja wyników uzyskanych metodą elementów skończonych. Analiza elementów skończonych pomaga inżynierom podejmować bardziej świadome decyzje projektowe, dostarczając wglądu w złożone systemy i konstrukcje.

Metoda elementów skończonych wykorzystuje matematykę do dzielenia złożonych systemów na mniejsze, prostsze części lub elementy. Następnie, korzystając z mocy komputerów, stosuje równania różniczkowe do każdego elementu z osobna i dzieli, a następnie rozwiązuje problemy inżynierskie. Analiza elementów skończonych jest podstawą wielu programów symulacyjnych. Służy do bezpiecznego, szybkiego i ekonomicznego sprawdzania poprawności i testowania projektów poprzez tworzenie wirtualnych modeli rzeczywistych zasobów. Modele te są wykorzystywane do rozwiązywania różnorodnych warunków i scenariuszy w różnych branżach, szczególnie w tych, w których występują złożone środowiska lub środowiska wysokiego ryzyka, takie jak przemysł lotniczy i biomechanika.

Implanty wykonane są ze stopów metali, materiału ceramicznego i mocnych części z tworzyw sztucznych. Podczas całkowitej endoprotezoplastyki stawu kolanowego można wymienić maksymalnie trzy powierzchnie kostne:

• Dolny koniec kości udowej. Metalowy element udowy zakrzywia się wokół końca kości udowej (kości udowej). Jest rowkowany, dzięki czemu rzepka może płynnie poruszać się w górę i w dół względem kości podczas zginania i prostowania kolana.
• Górna powierzchnia kości piszczelowej (kość piszczelowa). Element piszczelowy to zwykle płaska metalowa platforma z podkładką z mocnego i trwałego tworzywa sztucznego zwanego polietylenem. Niektóre konstrukcje nie mają części metalowej, a zamiast tego polietylen jest przymocowany bezpośrednio do kości. Aby zapewnić dodatkową stabilność, metalowa część elementu może mieć trzonek pasujący do środka kości piszczelowej.
• Tylna powierzchnia rzepki. Element rzepki to kopulasty kawałek polietylenu, który odwzorowuje kształt rzepki (rzepki). W niektórych przypadkach nie ma potrzeby ponownego wynurzania rzepki.

Elementy zaprojektowano w taki sposób, aby metal przez cały czas stykał się z tworzywem sztucznym, co zapewnia płynniejszy ruch i mniejsze zużycie implantu.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, które zapewnia przedsiębiorstwom z różnych sektorów, nasza organizacja, dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu, opracowała normę ASTM F3161-16 do analizy elementów skończonych (FEA) metalowych elementów ortopedycznych komponenty stawu kolanowego w warunkach zamykania. Świadczy także usługi badawcze określone w standardzie „standardowa metoda badania”.